1、tensioactifsutilisé pourextraction de pétrole lourd
En raison de sa viscosité élevée et de sa faible fluidité, l'exploitation du pétrole lourd présente de nombreuses difficultés. Pour extraire ce type de pétrole, on injecte parfois des solutions aqueuses de tensioactifs dans le puits afin de le transformer en émulsions huile-dans-eau de faible viscosité, qui sont ensuite pompées en surface. Parmi les tensioactifs utilisés pour l'émulsification et la réduction de la viscosité du pétrole lourd, on trouve notamment l'alkylsulfonate de sodium, l'éther alkylique de polyoxyéthylène, l'éther alkylphénolique de polyoxyéthylène, la polyamine polyoxypropylène polyoxyéthylène, le sulfate d'éther alkylique de polyoxyéthylène sodique, etc. Les émulsions huile-dans-eau ainsi produites doivent être déshydratées à l'aide de certains tensioactifs industriels. Ces désémulsifiants sont des émulsifiants eau-dans-huile. Les plus couramment utilisés sont les tensioactifs cationiques, les acides naphténiques, les acides asphaltiques et leurs sels métalliques polyvalents. Les pétroles lourds spéciaux ne peuvent être exploités par les unités de pompage conventionnelles et nécessitent une injection de vapeur pour la récupération thermique. Afin d'améliorer l'efficacité de cette récupération, l'utilisation de tensioactifs est nécessaire. L'injection de mousse dans le puits d'injection de vapeur, c'est-à-dire l'injection d'agents moussants résistants aux hautes températures et de gaz incondensables, est l'une des méthodes de préparation couramment utilisées. Les agents moussants couramment utilisés sont les sulfonates d'alkylbenzène.αLes sulfonates d'oléfines, les sulfonates de pétrole, les éthers d'alcool alkylique de polyoxyéthylène sulfoalkylés et les éthers de phénol alkylique de polyoxyéthylène sulfoalkylés, etc., sont des tensioactifs fluorés. Grâce à leur forte activité de surface et leur stabilité aux acides, aux bases, à l'oxygène, à la chaleur et aux huiles, ils constituent des agents moussants idéaux pour les hautes températures. Afin de faciliter le passage de l'huile dispersée à travers la structure poreuse de la formation ou de déplacer facilement l'huile présente à sa surface, on utilise des tensioactifs dits agents de diffusion de film, parmi lesquels les tensioactifs polymères à base de résine phénolique oxyalkylée sont couramment employés.
2、Tensioactifs pour l'extraction du pétrole brut cireux
Lors de l'extraction de pétrole brut paraffinique, il est nécessaire de procéder régulièrement à la prévention et à l'élimination de la paraffine. Des tensioactifs sont utilisés comme inhibiteurs et agents d'élimination de la paraffine. Parmi les tensioactifs utilisés pour la prévention de la paraffine, on distingue les tensioactifs liposolubles et les tensioactifs hydrosolubles. Les premiers agissent en modifiant les propriétés de la surface des cristaux de paraffine. Les tensioactifs liposolubles les plus couramment utilisés sont les sulfonates de pétrole et les tensioactifs de type amine. Les tensioactifs hydrosolubles contribuent à la prévention de la paraffine en modifiant les propriétés des surfaces sujettes au dépôt de paraffine (telles que les surfaces des conduites de pétrole, des tiges de pompage et des équipements). Les tensioactifs disponibles comprennent les alkylsulfonates de sodium, les sels d'ammonium quaternaire, les éthers polyoxyéthyléniques d'alcanes, les éthers polyoxyéthyléniques d'hydrocarbures aromatiques et leurs sulfonates de sodium, etc. Les tensioactifs utilisés pour l'élimination de la cire se répartissent en deux catégories : les tensioactifs liposolubles, utilisés dans les dissolvants à base d'huile, et les tensioactifs hydrosolubles, tels que les tensioactifs de type sulfonate, sel d'ammonium quaternaire, polyéther, Tween, OP, ainsi que les tensioactifs de type Peregal et OP sulfo-estérifiés ou sulfoalkylés, utilisés dans les dissolvants à base d'eau. Ces dernières années, tant au niveau national qu'international, l'élimination et la prévention de la cire ont été combinées, et les dissolvants à base d'huile et à base d'eau ont également été associés pour produire des dissolvants mixtes. Ce type de dissolvant utilise des hydrocarbures aromatiques et des mélanges d'hydrocarbures aromatiques comme phase huileuse, et des émulsifiants ayant des propriétés d'élimination de la cire comme phase aqueuse. Lorsque l'émulsifiant sélectionné est un tensioactif non ionique avec un point de trouble approprié, il peut atteindre ou dépasser son point de trouble à une température inférieure à celle de la section de dépôt de cire du puits de pétrole, provoquant ainsi la désémulsification du dissolvant de cire de type mixte avant son entrée dans la section de dépôt de cire, se séparant en deux types de dissolvants de cire qui exercent simultanément l'effet de désémulsification de la cire.
3、tensioactifs utilisés dans l'argile stable
La stabilisation de l'argile repose sur deux principes : la prévention du gonflement des minéraux argileux et la prévention de la migration de leurs particules. Pour prévenir le gonflement, on peut utiliser des tensioactifs cationiques tels que les sels d'amine, d'ammonium quaternaire, de pyridine et d'imidazoline. Pour prévenir la migration des particules minérales, on peut employer des tensioactifs non ioniques-cationiques fluorés.
4、tensioactifs utilisés dans les mesures d'acidification
Pour renforcer l'effet acidifiant, il est généralement nécessaire d'ajouter divers additifs à la solution acide. Tout tensioactif compatible avec la solution acide et facilement adsorbé par celle-ci peut être utilisé comme retardateur d'acidification. Parmi les tensioactifs cationiques, on peut citer les chlorhydrates d'amines grasses, les sels d'ammonium quaternaire et les sels de pyridinium, tandis que parmi les tensioactifs amphotères, on trouve les éthers de polyoxyéthylène alkylphénol sulfonés, carboxyméthylés, estérifiés par un phosphate ou par un sulfate. Certains tensioactifs, comme l'acide dodécylsulfonique et ses sels d'alkylamine, peuvent émulsionner la solution acide dans l'huile pour former une émulsion acide-dans-huile qui, utilisée comme fluide de travail acidifiant, agit également comme retardateur.
Certains tensioactifs peuvent agir comme désémulsifiants pour les fluides acidifiants. Les tensioactifs à structure ramifiée, tels que l'éther de propylène glycol de polyoxyéthylène-polyoxypropylène et la pentaéthylènehexamine de polyoxyéthylène-polyoxypropylène, peuvent servir de désémulsifiants acidifiants.
Certains tensioactifs peuvent être utilisés comme additifs pour le nettoyage des acides usés, notamment les tensioactifs de type sel d'amine, de type sel d'ammonium quaternaire, de type sel de pyridinium, non ioniques, amphotères et fluorés.
Certains tensioactifs agissent comme inhibiteurs de la formation de boues acidifiantes, notamment les tensioactifs liposolubles tels que les alkylphénols, les acides gras, les acides alkylbenzènesulfoniques et les sels d'ammonium quaternaire. Du fait de leur faible solubilité en milieu acide, des tensioactifs non ioniques peuvent être utilisés pour les disperser dans la solution acide.
Pour améliorer l'effet acidifiant, il est nécessaire d'ajouter des modificateurs de mouillabilité à la solution acide afin d'inverser la mouillabilité de la zone proche du puits, d'une mouillabilité à l'huile à une mouillabilité à l'eau. Des mélanges tels que l'éther d'alcool alkylique de polyoxyéthylène-polyoxypropylène et l'éther d'alcool alkylique de polyoxyéthylène-polyoxypropylène estérifié au phosphate sont adsorbés par la formation sous forme de couche d'adsorption primaire, permettant ainsi l'inversion de la mouillabilité.
De plus, certains tensioactifs, tels que les chlorhydrates d'amines grasses, les sels d'ammonium quaternaire ou les tensioactifs non ioniques-anioniques, sont utilisés comme agents moussants pour préparer des fluides de travail acides moussants. Ces fluides permettent de ralentir les réactions, d'inhiber la corrosion et d'acidifier les formations profondes. Ces mousses peuvent également servir de pré-couches pour l'acidification : après injection dans la formation, la solution acide est injectée ultérieurement. L'effet Jamin, généré par les bulles présentes dans la mousse, permet de dévier la solution acide, la forçant à dissoudre principalement les couches peu perméables et améliorant ainsi l'efficacité de l'acidification.
5、tensioactifs utilisés dans les mesures de fracturation
Les techniques de fracturation hydraulique sont fréquemment utilisées dans les gisements pétroliers à faible perméabilité. Elles consistent à fracturer la formation par pression, créant ainsi des fissures, puis à les consolider à l'aide d'agents de soutènement afin de réduire la résistance à l'écoulement des fluides et d'accroître ainsi la production et l'injection. Certains fluides de fracturation contiennent des tensioactifs. Les fluides de fracturation huile-dans-eau sont composés d'eau, d'huile et d'émulsifiants, notamment ioniques, non ioniques et amphotères. En utilisant de l'eau épaissie comme phase externe et de l'huile comme phase interne, on obtient un fluide de fracturation huile-dans-eau épaissi (émulsion polymère). Ce type de fluide peut être utilisé à des températures inférieures à 160 °C et se désémulsionne et évacue automatiquement. Les fluides de fracturation moussants ont l'eau comme milieu de dispersion et le gaz comme phase dispersée ; leurs principaux composants sont l'eau, le gaz et des agents moussants. Les alkylsulfonates, les alkylbenzènesulfonates, les esters d'alkylsulfate, les sels d'ammonium quaternaire et les tensioactifs de type OP peuvent tous être utilisés comme agents moussants. Leur concentration dans l'eau est généralement de 0,5 à 2 %, et le rapport du volume de la phase gazeuse au volume de mousse varie de 0,5 à 0,9. Les fluides de fracturation à base d'huile sont formulés avec de l'huile comme solvant ou milieu de dispersion. Les huiles les plus couramment utilisées sur le terrain sont le pétrole brut ou ses fractions lourdes. Pour améliorer leur comportement en fonction de la température et de la viscosité, il est nécessaire d'ajouter des sulfonates de pétrole solubles dans l'huile (de masse moléculaire comprise entre 300 et 750). Les fluides de fracturation à base d'huile comprennent également les fluides de fracturation eau-dans-huile et les fluides de fracturation à mousse d'huile. Les premiers utilisent des tensioactifs anioniques liposolubles, des tensioactifs cationiques et des tensioactifs non ioniques comme émulsifiants, tandis que les seconds utilisent des tensioactifs polymères fluorés comme stabilisants de mousse. Les fluides de fracturation pour formations sensibles à l'eau sont des émulsions ou des mousses formulées à partir d'un mélange d'alcools (comme l'éthylène glycol) et d'huiles (comme le kérosène) comme milieu de dispersion, de dioxyde de carbone liquide comme phase dispersée et d'éthers d'alcool alkylique de polyoxyéthylène sulfaté comme émulsifiants ou agents moussants. Ils sont utilisés pour la fracturation de ces formations. Les fluides de fracturation pour l'acidification des fractures servent à la fois de fluides de fracturation et de fluides d'acidification. Ils sont utilisés dans les formations carbonatées où les deux opérations sont réalisées simultanément. Parmi les produits contenant des tensioactifs, on trouve les mousses acides et les émulsions acides ; les premières utilisent des alkylsulfonates ou des alkylbenzènesulfonates comme agents moussants, et les secondes des tensioactifs de type sulfonate comme émulsifiants. Tout comme les fluides acidifiants, les fluides de fracturation utilisent également des tensioactifs comme désémulsifiants, additifs de nettoyage et agents d'inversion de mouillabilité, qui ne seront pas détaillés ici.
6、Les tensioactifs utilisés dans les mesures de contrôle du profil et de colmatage à l'eau
Pour améliorer l'efficacité de l'injection d'eau et limiter l'augmentation de la teneur en eau du pétrole brut, il est nécessaire d'ajuster le profil d'absorption d'eau dans les puits d'injection et de mettre en œuvre des mesures de colmatage dans les puits de production. Certaines de ces méthodes de contrôle de profil et de colmatage utilisent des tensioactifs. L'agent de contrôle de profil HPC/SDS est préparé en mélangeant de l'hydroxypropylcellulose (HPC) et du dodécylsulfate de sodium (SDS) dans de l'eau douce. Le sulfonate d'alkyle de sodium et le chlorure d'alkyltriméthylammonium sont dissous dans l'eau pour préparer deux fluides de travail, qui sont injectés successivement dans la formation. Au contact de ces deux fluides, des précipités d'alkylsulfite d'alkyltriméthylamine se forment, bloquant les couches à haute perméabilité. L'éther alkylphénolique de polyoxyéthylène, le sulfonate d'alkylaryle, etc., peuvent être utilisés comme agents moussants. Dissous dans l'eau, ils préparent un fluide de travail, qui est ensuite injecté alternativement dans la formation avec du dioxyde de carbone liquide. Ce procédé génère de la mousse dans la formation (principalement dans les couches à haute perméabilité), provoquant des obstructions et permettant un contrôle du profil de production. Un tensioactif de type sel d'ammonium quaternaire est utilisé comme agent moussant. Dissous dans un sol de silice préparé à partir de sulfate d'ammonium et de silicate de sodium, il est injecté dans la formation. Ensuite, un gaz non condensable (gaz naturel ou chlore gazeux) est injecté. Ce gaz génère d'abord une mousse dont le milieu de dispersion est liquide dans la formation, puis le sol de silice gélifie pour produire une mousse dont le milieu de dispersion est solide, bloquant ainsi les couches à haute perméabilité et permettant un contrôle du profil de production. L'utilisation de tensioactifs de type sulfonate comme agents moussants et de composés à haut poids moléculaire comme agents épaississants et stabilisateurs de mousse, suivie de l'injection de gaz ou de substances génératrices de gaz, permet de générer une mousse aqueuse en surface ou dans la formation. Dans la couche d'huile, une grande quantité de tensioactif migre vers l'interface huile-eau, provoquant la rupture de la mousse. Ainsi, la mousse ne bloque pas la couche d'huile et constitue un agent de colmatage sélectif pour les puits de pétrole. L'agent de colmatage à base de ciment et d'huile est une suspension de ciment dans l'huile. La surface du ciment est hydrophile. Lorsqu'il pénètre dans la couche aquifère, l'eau déplace l'huile à la surface du ciment et réagit avec celui-ci, provoquant sa solidification et le colmatage de la couche aquifère. Pour améliorer la fluidité de cet agent de colmatage, des tensioactifs de type carboxylate et sulfonate sont généralement ajoutés. L'agent de colmatage fluide micellaire aqueux est une solution micellaire composée principalement de sulfonate de pétrole d'ammonium, d'hydrocarbures, d'alcools, etc. Au contact d'une eau fortement saline présente dans la formation, il devient visqueux et assure ainsi le colmatage. Les agents de colmatage à base de tensioactifs cationiques, aqueux ou huileux, composés principalement de tensioactifs alkylcarboxylates et de chlorures d'alkylammonium, ne sont applicables qu'aux formations gréseuses. L'agent de colmatage à base d'huile lourde active est une huile lourde dissoute dans des émulsifiants eau-dans-huile. Au contact de l'eau présente dans la formation, il produit une émulsion eau-dans-huile à haute viscosité, assurant ainsi le colmatage. L'agent de colmatage huile-dans-eau est préparé par émulsification d'huile lourde dans l'eau à l'aide de tensioactifs cationiques.
7、tensioactifs pour les mesures de contrôle du sable
Avant les opérations de contrôle du sable, il est nécessaire d'injecter une certaine quantité d'eau activée, préparée avec des tensioactifs, comme fluide de prélavage afin de nettoyer préalablement la formation et d'améliorer ainsi l'efficacité du contrôle du sable. La plupart des tensioactifs couramment utilisés sont actuellement des tensioactifs anioniques.
8.tensioactifs pour la déshydratation du pétrole brut
Lors des phases de récupération primaire et secondaire du pétrole, des désémulsifiants eau-dans-huile sont principalement utilisés pour le pétrole brut produit. Trois générations de produits ont été développées. La première génération comprend des carboxylates, des sulfates et des sulfonates. La deuxième génération est composée de tensioactifs non ioniques de faible masse moléculaire, tels que l'OP, le Pegosperse et l'huile de ricin sulfonée. La troisième génération est constituée de tensioactifs non ioniques de masse moléculaire élevée. Aux stades de récupération secondaire avancée et tertiaire, le pétrole brut produit se présente majoritairement sous forme d'émulsions huile-dans-eau. Quatre types de désémulsifiants sont utilisés, notamment le chlorure de tétradécyltriméthylammonium et le chlorure de didécyldiméthylammonium. Ces derniers peuvent réagir avec des émulsifiants anioniques pour modifier leur équilibre hydrophile-lipophile, ou s'adsorber à la surface de particules d'argile hydrophiles pour modifier leur mouillabilité et rompre l'émulsion huile-dans-eau. De plus, certains tensioactifs anioniques qui peuvent agir comme émulsifiants eau-dans-huile et certains tensioactifs non ioniques solubles dans l'huile peuvent également être utilisés comme désémulsifiants pour les émulsions huile-dans-eau.
9、tensioactifs pour le traitement de l'eau
Après la séparation du pétrole brut et des fluides produits dans un puits de pétrole, les eaux de production doivent être traitées pour pouvoir être réinjectées. Ce traitement vise six objectifs : l’inhibition de la corrosion, la prévention de l’entartrage, la stérilisation, la désoxygénation, l’élimination des hydrocarbures et des matières en suspension. On utilise pour cela des inhibiteurs de corrosion, des inhibiteurs d’entartrage, des bactéricides, des désoxydants, des éliminateurs d’hydrocarbures, des floculants, etc. Les tensioactifs industriels employés sont les suivants :
Les tensioactifs industriels utilisés comme inhibiteurs de corrosion comprennent les sels d'acides alkylsulfoniques, d'acides alkylbenzènesulfoniques, d'acides perfluoroalkylsulfoniques, les sels d'alkylamines à chaîne linéaire, les sels d'ammonium quaternaire, les sels d'alkylpyridinium, les sels d'imidazolines et leurs dérivés, les éthers d'alcool alkylique de polyoxyéthylène, les dialkylpropynols de polyoxyéthylène, les amines de colophane de polyoxyéthylène, les stéarylamines de polyoxyéthylène, les alkylsulfonates d'éther d'alcool alkylique de polyoxyéthylène, divers sels internes d'amines quaternaires et les sels internes de bis(polyoxyéthylène)alkyles et leurs dérivés. Les tensioactifs utilisés comme inhibiteurs de tartre comprennent les esters de phosphate, les esters de sulfate, les acétates, les carboxylates et leurs composés polyoxyéthylénés. La stabilité thermique des esters de sulfonate et des carboxylates est nettement supérieure à celle des esters de phosphate et des esters de sulfate. Les tensioactifs industriels utilisés comme bactéricides comprennent les sels d'alkylamines à chaîne linéaire, les sels d'ammonium quaternaire, les sels d'alkylpyridinium, les sels d'imidazolines et leurs dérivés, divers sels internes d'ammonium quaternaire, ainsi que les sels internes de bis(polyoxyéthylène)alkyles et leurs dérivés. Les tensioactifs industriels utilisés comme dégraissants sont principalement ceux à structure ramifiée contenant des groupements dithiocarboxylate de sodium.
10、Tensioactifs pour l'injection de produits chimiques dans la récupération du pétrole
La récupération primaire et secondaire du pétrole permet d'extraire 25 % à 50 % du pétrole brut souterrain, une grande quantité restant inexploitable. La récupération tertiaire permet d'améliorer l'efficacité de cette récupération. Elle repose principalement sur l'injection de produits chimiques, c'est-à-dire l'ajout de substances chimiques à l'eau injectée afin d'en accroître l'efficacité. Parmi ces produits, certains sont des tensioactifs industriels, dont les conditions d'utilisation sont brièvement décrites ci-dessous : L'injection de tensioactifs est une méthode d'injection chimique dont l'agent principal est un tensioactif. Les tensioactifs améliorent la récupération du pétrole en réduisant la tension interfaciale huile-eau et en augmentant le nombre capillaire. La surface des formations de grès étant chargée négativement, les tensioactifs utilisés sont principalement des tensioactifs anioniques, et plus particulièrement des tensioactifs sulfonates. Ces derniers sont obtenus par sulfonation de fractions pétrolières riches en hydrocarbures aromatiques à l'aide d'agents sulfonants (comme le trioxyde de soufre), suivie d'une neutralisation avec une base. Ses spécifications : ingrédient actif 50 % à 80 %, huile minérale 5 % à 30 %, eau 2 % à 20 %, sulfate de sodium 1 % à 6 %. Les sulfonates de pétrole résistent aux hautes températures, mais pas aux sels ni aux ions métalliques à valence élevée. Les sulfonates de synthèse sont préparés à partir d'hydrocarbures correspondants par des méthodes de synthèse appropriées. Parmi eux, les α-oléfine sulfonates sont particulièrement résistants aux sels et aux ions métalliques à valence élevée. De plus, certains tensioactifs anioniques et non ioniques, ainsi que des tensioactifs carboxylates, peuvent également être utilisés pour l'injection d'huile. L'injection de tensioactifs requiert deux types d'additifs : d'une part des cotensioactifs, tels que l'isobutanol, l'éther butylique de diéthylène glycol, l'urée, le sulfolane, les alcénylbenzènesulfonates, etc. ; d'autre part des électrolytes, notamment des acides, des bases et des sels, principalement des sels. Ils peuvent réduire l'hydrophilie des tensioactifs, augmenter relativement leur lipophilie et agir en modifiant leur équilibre hydrophile-lipophile. Afin de limiter les pertes de tensioactifs et d'améliorer la rentabilité, l'injection de tensioactifs utilise également des substances chimiques appelées agents sacrificiels. Parmi ces agents, on trouve des substances alcalines, des acides polycarboxyliques et leurs sels, des oligomères et des polymères, ainsi que des lignosulfonates et leurs dérivés. La méthode d'injection d'huile qui utilise deux agents principaux ou plus est appelée injection composite. Parmi les méthodes d'injection d'huile utilisant des tensioactifs, on peut citer : l'injection de tensioactifs épaissis avec polymère ; l'injection alcaline renforcée par tensioactifs ou par alcalis ; et l'injection composite ternaire avec polymères. L'injection composite permet généralement un taux de récupération d'huile supérieur à celui des injections simples. D'après l'analyse des tendances actuelles en matière de développement, tant au niveau national qu'international, l'injection de composés ternaires présente des avantages supérieurs à l'injection de composés binaires. Les tensioactifs utilisés dans ce procédé sont principalement des sulfonates de pétrole, généralement associés à de l'acide sulfurique, de l'acide phosphorique et des carboxylates de polyoxyéthylène alkyl alcool éther, de polyoxyéthylène alkyl alcool sulfonate de sodium, etc., afin d'améliorer leur résistance aux sels. Récemment, la recherche et l'utilisation de biosurfactants, tels que les rhamnolipides, les bouillons de fermentation de sophorolipides, ainsi que les carboxylates mixtes naturels et la lignine alcaline (un sous-produit de la fabrication du papier), ont suscité un intérêt croissant, tant en Chine qu'à l'étranger. Ces biosurfactants ont démontré une bonne efficacité d'injection d'huile lors d'essais sur le terrain et en laboratoire.
Date de publication : 26 mars 2026